Nanomaterialen, materialen met afmetingen in de orde van nanometers (een miljardste van een meter), blijken onder spanning een onverwachte sterkte te vertonen. Deze bevinding, gerapporteerd in een studie gepubliceerd in het tijdschrift Nature Communications, zou implicaties kunnen hebben voor het ontwerp van nieuwe materialen voor een verscheidenheid aan toepassingen, zoals in de lucht- en ruimtevaart- en auto-industrie.

De studie, geleid door onderzoekers van de Universiteit van Californië, Berkeley, concentreerde zich op het gedrag van grafeen, een tweedimensionaal materiaal gemaakt van koolstofatomen gerangschikt in een hexagonaal rooster. Grafeen staat bekend om zijn uitzonderlijke sterkte en stijfheid, maar is ook bros, wat betekent dat het gemakkelijk kan breken onder spanning.

In het onderzoek gebruikten de onderzoekers een techniek genaamd nano-indentatie om de mechanische eigenschappen van grafeen op nanoschaal te onderzoeken. Ze ontdekten dat grafeen een verrassend vermogen vertoonde om stress te weerstaan ​​zonder te breken. Zelfs wanneer het aan zeer hoge spanningen werd blootgesteld, kon grafeen elastisch vervormen, wat betekent dat het terugkeerde naar zijn oorspronkelijke vorm toen de spanning werd opgeheven.

De onderzoekers schrijven de onverwachte sterkte van grafeen toe aan zijn unieke atomaire structuur. Het hexagonale rooster van koolstofatomen in grafeen creëert een zeer sterk netwerk van bindingen dat vervorming tegengaat. Bovendien zorgt de tweedimensionale aard van grafeen voor een hoge mate van flexibiliteit, waardoor het materiaal kan vervormen zonder te breken.

De bevindingen van deze studie kunnen belangrijke implicaties hebben voor het ontwerp van nieuwe materialen voor een verscheidenheid aan toepassingen. Het vermogen van grafeen om stress te weerstaan ​​zonder te breken zou het bijvoorbeeld een veelbelovend materiaal kunnen maken voor gebruik in de lucht- en ruimtevaart- en automobieltoepassingen, waar lichtgewicht en sterke materialen essentieel zijn. Bovendien zou de flexibiliteit van grafeen het nuttig kunnen maken voor toepassingen in flexibele elektronica en sensoren.

De onderzoekers zijn van plan de mechanische eigenschappen van grafeen en andere tweedimensionale materialen verder te onderzoeken om hun potentieel voor gebruik in toekomstige technologieën beter te begrijpen.